La población mundial supera ya los 7.800 millones de personas, una multitud que necesita alimentos cuya producción que se enfrenta a problemas muy graves. El cambio climático inducidos por el aumento de la temperatura media del planeta, está provocando sequías prologadas en muchos lugares y la sobreexplotación de los suelos de cultivo está aumentando el contenido de sal del terreno, una salinidad que impide el correcto crecimiento de las plantas.

Ante estos retos, como dice nuestro invitado en Hablando con Científicos, el catedrático de Biotecnología de la Universidad Politécnica de Valencia, José Miguel Mulet, la solución más adecuada consiste en practicar una agricultura más eficiente. Lógicamente no hay soluciones fáciles. Se pueden intentar muchas cosas: mejorar los sistemas de cultivo, aprovechar mejor el agua disponible optimizando los sistemas de riego, llevar a cabo una mejor gestión del suelo, etc. Una posibilidad, en la que trabaja Mulet en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, consiste en conseguir variedades de plantas de cultivo que sean más resistentes a la sequía y a la salinidad del suelo.

La escasez de agua y la salinidad del suelo son problemas que van de la mano, porque el exceso de sal retiene el agua en mayor cantidad y la extrae de la planta provocando en ella una mayor sequedad. Lógicamente, aquellas plantas que viven en suelos áridos y secos han desarrollado distintas estrategias para sobrevivir. Durante los periodos húmedos se desarrollan muy rápidamente y generan semillas en poco tiempo. Después las semillas pueden permanecer en el suelo durante los largos periodos de sequía hasta que una nueva lluvia las hace germinar. El caso más extremo de este comportamiento tiene lugar en el desierto de Atacama (Chile) y se conoce como el “desierto florido” porque, tras varios años de absoluta sequía, cuando por fin llueve, se produce una explosión de flores que cubren el terreno.

Lógicamente esa estrategia no se puede aplicar a las plantas de cultivo porque, como todos sabemos, tienen un ciclo vital más largo y necesitan agua en abundancia para dar frutos. No obstante, todas las plantas desarrollan estrategias para luchar contra el déficit hídrico y los trabajos de José Miguel Mulet y su equipo consisten en detectar los cambios genéticos que tienen lugar cuando la planta se encuentra en una situación de sequía o exceso de salinidad. De esta manera se podrán desarrollar estrategias que permitan escoger las variedades más resistentes.

Este enfoque investigador debe hacerse en primer lugar en organismos modelo, es decir, ciertos organismos en los que la biología molecular es más fácil de estudiar. Un organismo modelo unicelular es la levadura, muy adecuada para estos estudios porque, cuando se enfrenta a la desecación, tiene mecanismos moleculares muy semejantes a los de las plantas. De este modelo unicelular, los investigadores pasan a una planta modelo que se llama Arabidopsis thaliana, una planta de pequeño porte, ciclo vital corto y fácil de cultivar que hace las veces de “cobaya vegetal” en los estudios de plantas y cuyo genoma se conoce a la perfección. Los estudios en Arabidopsis han permitido descubrir cuáles son los principales genes que tienen relación con la sequía y describir, más o menos, cómo funcionan.

Los conocimientos adquiridos en la genética de Arabidopsis forman la base que ha permitido a Mulet y sus colaboradores del IBMCP a dar el salto a una hortaliza de uso común: el brócoli. El estudio forma parte del Proyecto para la Obtención y Caracterización de Nuevas Variedades Biotecnológicas de Brócoli Tolerantes a Salinidad y Sequía, financiado en colaboración con la empresa SAKATA especializada en esta hortaliza.

Los estudios revelan que, cuando el brócoli se encuentra en una situación de sequía, la planta reacciona y se defiende generando más moléculas capaces de retener el agua y, entre ellas, aminoácidos esenciales, es decir, aquellos que nuestro organismo necesita consumir en la dieta porque no puede sintetizarlos. Así pues, al someter a la planta a ciclos cortos de sequedad, ésta se hace más resistente y rica en nutrientes. Cuando la planta es sometida a un exceso de sal, los estudios revelaron que las variedades más resistentes eran aquellas que eran capaces de obtener más energía en sus células.

Durante la realización del proyecto, los investigadores estudiaron y compararon los genomas de variedades sensibles y resistentes a la sequía y la salinidad. El estudio de sus genomas permitió detectar cuáles eran los genes activos en condiciones de privación de agua o de exceso de sal. Este conocimiento es importante pero no es suficiente, dice Mulet, la maquinaria celular es muy compleja y, como sucede en un coche, el funcionamiento de un sistema está condicionado siempre por su eslabón más débil. Así, aunque una planta contenga varias copias de un gen, puede que aumentar el número de genes no sea suficiente, porque entre ellos exista un factor limitante que controla el funcionamiento del conjunto.

Una vez identificados los genes y las moléculas distintivas de las variedades tolerantes, el conocimiento permite escoger más rápidamente aquellas plantas que mejor se van a comportar en condiciones de sequía o exceso de salinidad. De esa manera se evitan largos periodos de pruebas en campo, lo que acorta el periodo de tiempo necesario para que una variedad salga al mercado.

Estas plantas tienen la ventaja de que en ellas se ha utilizado la genética como herramienta para detectar las mejores variedades, pero no se ha modificado su genoma añadiendo genes extraños, como sucede en las plantas transgénicas.

José Miguel Mulet es, además, un gran divulgador de la ciencia, autor del Blog Tomates con genes, autor de la columna Ciencia sin ficción en El País Semanal y libros como Comer sin Miedo, Medicina sin Engaños, ¿Qué es la vida saludable? y ¿Qué es comer sano?